JP2009063920A - クリーニング部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期間に亘って良好なクリーニング性を維持するクリーニング部材を提供する。
【解決手段】 弾性体からなる下層１２と、下層１２の外表面に設けられた上層１３とからなり、上層１３は、糸をループ状に編成して形成したコースの幅（μｍ）及びウエールの幅（μｍ）が前記糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３倍〜１０倍である編物、又は縦糸同士の間隔（μｍ）が前記縦糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３倍〜１０倍で且つ横糸同士の間隔（μｍ）が前記横糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３倍〜１０倍である織物からなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トナー、紙粉等を除去するのに用いるクリーニング部材に関し、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に用いられる帯電ロールに付着するトナーを除去するクリーニングロールやクリーニングブレードとして好適なクリーニング部材に関する。

画像形成装置、例えば、複写機、プリンタあるいはこれらの機能を併せ持った複合ＯＡ機器等には、クリーニングブレードやクリーニングロールが用いられている。クリーニングロールは、感光体や帯電ロールに当接させて付着したトナーや、紙粉、その他の異物を除去するものであるが、トナー等の異物が十分に除去できない場合は、異物により感光体や帯電ロール等が傷ついてしまい、印刷画像にも不良が生じてしまう。このため、クリーニングロールは、長期間に亘ってクリーニング性を維持することが求められている。

そこで、スポンジ材からなるクリーニング部材を有する帯電装置（特許文献１参照）、円筒状弾性体と、熱融着性繊維を絡み合わせた繊維層とからなるトナー供給ローラ（特許文献２参照）などが提案されている。

しかしながら、トナー等の異物を十分に除去することができないという問題や、除去した異物を保持することが困難であるなどの問題があった。

特許２８４７５２４号公報 特開２００６−０６４７７４号公報

本発明は、このような事情に鑑み、長期間に亘って良好なクリーニング性を維持するクリーニング部材を提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明の第１の態様は、弾性体からなる下層と、前記下層の外表面に設けられた上層とからなり、前記上層は、糸をループ状に編成して形成したコースの幅（μｍ）及びウエールの幅（μｍ）が前記糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍である編物、又は縦糸同士の間隔（μｍ）が前記縦糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍で且つ横糸同士の間隔（μｍ）が前記横糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍である織物からなることを特徴とするクリーニング部材にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のクリーニング部材において、前記編物は前記糸の見かけ太さが８０〜５００μｍであることを特徴とするクリーニング部材にある。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様に記載のクリーニング部材において、前記下層は、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、ポリウレタンからなる群から選択されるゴム基材を含むゴム組成物を硬化・成形したものであることを特徴とするクリーニング部材にある。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様に記載のクリーニング部材において、前記織物、又は前記編物がポリエステル、又はナイロンからなることを特徴とするクリーニング部材にある。

本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様に記載のクリーニング部材がロール形状であることを特徴とするクリーニング部材にある。

本発明によると、当接する部材のトナー、紙粉、その他の異物を好適に除去して保持することができ、長期間に亘って良好なクリーニング性を維持するクリーニング部材となる。

本発明のクリーニング部材は、弾性体からなる下層と、下層の外表面に設けられた上層とからなり、上層は、所定の表面状態である編物又は織物、具体的には、糸をループ状に編成して形成したコースの幅（μｍ）及びウエールの幅（μｍ）が糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍である編物、又は縦糸同士の間隔（μｍ）が縦糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍で且つ横糸同士の間隔（μｍ）が横糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍である織物とすることにより、長期間に亘るクリーニング性の維持を実現したものである。

以下に、本発明のクリーニング部材の一例であるクリーニングロールを例示し、本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明のクリーニング部材の一例であるクリーニングロールの断面図である。図２は、クリーニングロールの表面（上層）の一部を拡大した概略図である。

図１に示すように、本実施形態のクリーニングロール１０は、芯金１１上に発泡弾性体からなる下層１２を有するものであり、下層１２の表面には上層１３が設けられている。この上層１３は、図２（ａ）に示すように、繊維を束ねた糸１３Ａをループ状に編成し、連続した複数のループ１３ａからなる列を複数段形成した編物からなる。

本実施形態の上層１３は、コースの幅（μｍ）及びウエールの幅（μｍ）が糸１３Ａの見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍の編物からなる。なお、ここでいう糸の見かけ太さとは、デニールやデシテックスで表記される定長式番手法による太さではなく、顕微鏡等で観察される太さである。

図２（ａ）に示すように、コースとはループ１３ａの横に並んだ列（横列）、ウエールとはループ１３ａの縦に並んだ列（縦列）のことである。そして、コースの幅とは横列の幅、具体的にはループ１３ａの頂点間の距離であり、ウエールの幅とは縦列の幅、ここではループ１３ａのピッチの幅のことである。コースの幅及びウエールの幅が糸の見かけ太さに対して３倍〜１０倍である編物は、糸１３Ａが完全に固定された状態ではなく、上下左右に動くことができる状態である。すなわち、糸１３Ａが変化に対して追従性のある状態である。このため、当接部材と擦れる際、当接部材のトナー、紙粉、その他異物を掻き取りやすい。また、コースの幅及びウエールの幅が糸の見かけ太さに対して３倍〜１０倍である編物は、比較的大きな空隙１４Ａができており、掻き取った異物を空隙１４Ａに抱き込むことができるだけではなく、空隙１４Ａから上層１３の内部まで異物を落としみやすく、異物を大量に保持することができる。このため、クリーニングロール１０は、長期間に亘ってクリーニング性を維持することができる。

なお、コースの幅又はウエールの幅が糸の見かけ太さに対して３倍未満の編物は、糸１３Ａの変化に対する追従性がなくなるだけではなく、掻き取った異物を保持し難くなる。このため、これを用いたクリーニング部材は、クリーニング性が十分に得られず、長期間に亘って使用することもできない。また、コースの幅又はウエールの幅が糸の見かけ太さに対して１０倍より大きい編物は、糸の変化に対する追従性は向上するが当接部材との接触面積が減少してしまい、クリーニング性が低下してしまう。

また、本実施形態のクリーニングロール１０は、下層１２が発泡弾性体であることより、上層１３に付着したトナー等の異物をセルの内部に落とし込み、保持することができる。このため、下層１２が非発泡弾性体（ソリッド）の場合に比べて多量のトナーを保持することができ、より長期間に亘って良好なクリーニング性を維持することができる。

本実施形態のクリーニングロールを使用することで、当接する部材のトナー等の異物は、上層１３に掻き取られて抱き込まれた後、下層（発泡弾性体）１２のセルの内部へと落ちる。そして、セルの内部へと保持されて、上層１３には戻らない。これにより、本実施形態のクリーニングロール１０は、長期間に亘って当接部材のトナー等の異物を良好にクリーニングできる。

本発明にかかる編物は、コースの幅（μｍ）及びウエールの幅（μｍ）が糸１３Ａの見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍であり、好ましくは３〜７倍である。

編物の編み方は特に限定されず、例えば、平編、ゴム編、タック編、浮き編、片畦編、両面編、レース編、添毛編等が挙げられる。

また、編物は糸の見かけ太さが８０〜５００μｍであることが好ましい。クリーニングに十分な強度が得られるためである。糸の見かけ太さが８０μｍ未満であると機械的強度が低下する虞があり、糸の見かけ太さが５００μｍよりも大きくなると上層１３の柔軟性が損なわれてしまい、クリーニング性が低下する虞があるため好ましくない。

本実施形態では、上層１３として編物を用いたが、織物を用いてもよい。かかる織物は、縦糸同士の間隔（μｍ）が縦糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍で且つ横糸同士の間隔（μｍ）横糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍である。図２（ｂ）に示すように、縦糸１３Ｂ同士の間隔又は横糸１３Ｃ同士の間隔は、それぞれ隣接する糸の太さ方向の中心間距離のことである。縦糸１３Ｂ同士の間隔（μｍ）が縦糸１３Ｂの見かけ太さ（μｍ）に対して３倍〜１０倍で且つ横糸１３Ｃ同士の間隔（μｍ）が横糸１３Ｃの見かけ太さ（μｍ）に対して３倍〜１０倍である織物は、縦糸１３Ｂ及び横糸１３Ｃが完全に固定された状態ではなく、上下左右に動くことができる状態であり、また、比較的大きな空隙１４Ｂができる。これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

かかる織物は、縦糸同士の間隔（μｍ）が縦糸の見かけ太さに対して３〜１０倍であり、好ましくは３〜７倍であり、横糸同士の間隔（μｍ）が横糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍であり、好ましくは３〜７倍である。

なお、縦糸１３Ｂ同士の間隔（μｍ）が縦糸１３Ｂの見かけ太さ（μｍ）に対して３倍未満、又は横糸１３Ｃ同士の間隔（μｍ）が横糸１３Ｃの見かけ太さ（μｍ）に対して３倍未満の織物は、縦糸１３Ｂ又は横糸１３Ｃの変化に対する追従性がなくなるだけではなく、掻き取った異物を保持し難くなる。このため、これを用いたクリーニング部材は、クリーニング性が十分に得られず、長期間に亘って使用することもできない。また、縦糸１３Ｂ同士の間隔（μｍ）が縦糸１３Ｂの見かけ太さ（μｍ）に対して１０倍より大きい、又は横糸１３Ｃ同士の間隔（μｍ）が横糸１３Ｃの見かけ太さ（μｍ）に対して１０倍より大きい織物は、縦糸１３Ｂ又は横糸１３Ｃの変化に対する追従性は向上するが当接部材との接触面積が減少してしまい、クリーニング性が低下してしまう。

織物の織り方は特に限定されず、例えば、平織り、斜文織、朱子織等が挙げられる。また、織物の縦糸及び横糸の見かけ太さも特に限定されない。また、織物は、縦糸と横糸とが材質や見かけ太さが異なるものであってもよい。

本実施形態にかかる糸（編物）、縦糸及び横糸（織物）は、繊維を束ねたものであるが、勿論、繊維を撚ったものでも、繊維を編んだものでもよく、本発明の効果を損なわない範囲で飾り糸（繊維）を含む繊維を束ねたものであってもよい。また、糸（編物）、縦糸及び横糸（織物）を構成する繊維は、太さが５〜１００μｍであることが好ましい。繊維の太さが５μｍ未満となると、十分な強度の糸が得られ難くなり、繊維の太さが１００μｍよりも大きくなると、上層１３の柔軟性が得られ難くなり、クリーニング性が低下する虞があるからである。

編物又は織物は、それぞれ上述した条件を満たす糸、又は縦糸及び横糸以外に、本発明の効果を損なわない範囲で他の糸が存在していてもよく、例えば、糸、又は縦糸及び横糸よりも細く縮れた糸が存在していてもよく、起毛した状態の糸が存在していてもよい。

糸（編物）、縦糸及び横糸（織物）の材質はいずれも特に限定されず、例えば、コットン、ウール、シルク、ポリエステル、ナイロン、アクリル等が挙げられるが、耐久性・コストの面からポリエステル、ナイロン、アクリルが好ましい。

なお、上層１３はトナー等の異物を好適に除去できるものであれば、編物又は織物を積層して形成したものであってもよい。編物又は織物を積層して上層１３とする場合は、互いに異なるものを積層したものでもよく、勿論、同じものを積層したものであってもよい。また、例えば同じ織物を積層する場合であっても、異なる繊維からなる織物を積層してもよく、勿論、同じ繊維からなる織物を積層してもよい。

また、上層１３は、厚さが０．５ｍｍ以上であることが好ましい。機械的強度や耐摩耗性等の機械的特性に優れたものとなるためである。

本発明にかかる下層１２は、上層１３を設けることができるものであればよく、ゴム部材や熱可塑性エラストマー部材等が挙げられる。ゴム部材はゴム基材を含むゴム組成物を硬化・成形することにより得られる。ゴム基材としては、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、ポリウレタン等の従来から用いられているものが挙げられるが、耐摩耗性および非汚染性等の点からポリウレタンが好適に用いられる。

本実施形態では下層１２は発泡弾性体としたが、勿論、下層１２は非発泡弾性体でもよい。

また、下層１２は、二層以上であってもよい。例えば、非発泡弾性体と、発泡弾性体とからなる二層構造が挙げられる。

下層１２には導電性付与剤が添加されていてもよい。導電性付与剤としては、電子導電性付与剤、イオン導電性付与剤、又はこれらの両者を混合して用いることができる。導電性付与剤を含有することで、単なる接触クリーニングに加えて、さらに、当該クリーニングロールにバイアス電圧を印加することにより、トナーを強制的に引き寄せてクリーニングすることができる。

下層１２の圧縮永久歪みは３０％以下であることが好ましい。形状安定性に優れたクリーニング部材となるからである。また、下層１２のゴム硬度はＡｓｋｅｒ Ｃで５〜６０°が好ましい。これより柔らかいと、繊維を被覆する際に変形しやすくなったり、形状安定性が得られ難くなったりする一方、これより硬いと帯電ロールに対する負荷が大きくなるからである。

本発明のクリーニング部材の製造方法としては、例えば、下層１２の表面にスプレー、若しくは刷け塗り、又は接着剤を溶解させた処理液に浸漬等することにより接着剤を塗布し、上層１３を下層１２表面に接着する方法が挙げられる。また、下層１２の表面に上層１３となる編物又は織物のフィルムもしくはシート部材を定着又は圧着することで形成してもよい。

本発明のクリーニング部材は、クリーニングロールやクリーニングブレードとして好適なものである。特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に用いられる帯電ロールに付着するトナーを除去するクリーニングロールとして好適なものである。

以下、具体的な実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものでないことは言うまでもない。

（実施例１）
ブタジエンゴム（ＢＲ）１００重量部に、ビニホールＡＣ＃Ｒ（永和化成工業社製）６．０重量部、セルペーストＫ５（永和化成工業社製）６．０重量部、サンセラーＴＥＴ（三新化学工業社製）１．０重量部、サンセラーＣＺ（三新化学工業社製）１．０重量部、サンセラーＴＳ（三新化学工業社製）０．８重量部、硫黄１．０重量部を添加してロールミキサーで混練りし、これを直径６ｍｍのシャフトに押出し成型後、１７０℃×２０分電気炉にてフリー発泡を行い、内径６ｍｍ×外径９．６ｍｍで発泡倍率２．７倍、硬度１８°のゴムロールを形成した。

その後、ゴムロールを直径８．８ｍｍに研磨し、表面に接着剤を塗布し、これに、６６ナイロンからなる糸の見かけ太さが１５０μｍ、コースの幅が約７００μｍ、ウエールの幅が約４５０μｍの編物を被覆し、１００℃×１０分で融着して実施例１のクリーニングロールを得た。

（実施例２）
ブタジエンゴム（ＢＲ）の代わりにエピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）を用いて発泡倍率７．３倍、硬度５°とした以外は、実施例１と同様にして、実施例２のクリーニングロールを得た。

（実施例３）
発泡倍率が９．８倍、硬度１２°のウレタンスポンジロールに、実施例１と同様の編物を被覆した以外は、実施例１と同様にして実施例３のクリーニングロールを得た。

（実施例４）
実施例１と同様の編物の代わりに、６ナイロンからなる糸の見かけ太さが２５０μｍ、コースの幅が約９００μｍ、ウエールの幅が約１１００μｍの編物を被覆した以外は、実施例３と同様にして実施例４のクリーニングロールを得た。

（実施例５）
硬度５５°の非発泡ウレタンからなるゴムロールを用いた以外は、実施例３と同様にして実施例５のクリーニングロールを得た。

（実施例６）
硬度５５°の非発泡ウレタンからなるゴムロールを用いた以外は、実施例４と同様にして実施例６のクリーニングロールを得た。

（実施例７）
硬度５５°の非発泡ウレタンからなるゴムロールを直径７．８ｍｍに研磨して、スフ（白十字製：レーヨンからなる縦糸と横糸の見かけ太さ８０μｍ、縦糸同士の間隔が約５００μｍ、横糸同士の間隔が約６００μｍの織物）を被覆した以外は、実施例５と同様にして実施例７のクリーニングロールを得た。

（実施例８）
硬度５５°の非発泡ウレタンからなるゴムロールを直径７．８ｍｍに研磨して、＃ＫＤ−８２５２（ポリエステルからなる縦糸と横糸の見かけ太さ８０μｍ、縦糸同士の間隔が約３００μｍのパイル生地）を被覆した以外は、実施例５と同様にして実施例８のクリーニングロールを得た。

（比較例１）
実施例１に用いたゴムロールを、直径９．８ｍｍに研磨して比較例１のクリーニングロールとした。

（比較例２）
実施例２に用いたゴムロールを、直径９．８ｍｍに研磨して比較例２のクリーニングロールとした。

（比較例３）
実施例３に用いたスポンジロールを、直径９．８ｍｍに研磨して比較例３のクリーニングロールとした。

（比較例４）
硬度５５°の非発泡ウレタンからなるゴムロールに、６ナイロンからなる糸の見かけ太さが３５０μｍ、コースの幅が約８００μｍ、ウエールの幅が約９００μｍの編物を被覆して比較例４のクリーニングロールを得た。

（比較例５）
硬度５５°の非発泡ウレタンからなるゴムロールに、ポリエステルからなる糸の見かけ太さが２５０μｍ、コースの幅が約６５０μｍ、ウエールの幅が約９００μｍの編物を被覆覆して比較例５のクリーニングロールを得た。

（比較例６）
硬度５５°の非発泡ウレタンからなるゴムロールに、６ナイロンからなる糸の見かけ太さが１００μｍ、コースの幅が約８００μｍ、ウエールの幅が約１４００μｍの編物を被覆して比較例６のクリーニングロールを得た。

表１及び表２に各実施例及び各比較例のクリーニングロールの状態を示す。

（試験例１）
感光体に当接させた帯電ロールに、各実施例及び各比較例のクリーニングロールを食い込み量０．１ｍｍとなるように当接させた。その後、帯電ロールの幅１００ｍｍにトナーを約０．０３ｇ均一に塗布し、駆動モータにより感光体を３００ｒｐｍで回転させた。

駆動モータを１５分間運転した後の帯電ロールの表面のクリーニング状態を観察し、帯電ロールの表面が良好にクリーニングされている場合は、同様の操作を再び行った。帯電ロールがクリーニングされなくなった時点で操作を終了した。結果を表１及び表２に示す。

＜トナーの種類＞
デジタルトナー（コミカミノルタ社製）
スチレン系レジン：６μｍ
シリコーン系外添剤
＋０．６μｍ酸化チタン

（結果のまとめ）
比較例１〜３のクリーニングロールはクリーニング効果が得られなかったのに対し、これらにコースの幅（μｍ）及びウエールの幅（μｍ）が糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍である編物を被覆して上層とした実施例１〜３のクリーニングロールは、いずれも良好なクリーニング特性が得られた。

コースの幅（μｍ）及びウエールの幅（μｍ）が糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍である編物を被覆して上層とした実施例５及び６のクリーニングロールはクリーニング性が良好であったのに対し、コースの幅（μｍ）及びウエールの幅（μｍ）が糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３倍未満である比較例４及び５のクリーニングロールはクリーニング効果が得られなかった。これより、上層として用いる編物はコースの幅（μｍ）及びウエールの幅（μｍ）が糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍であることにより良好なクリーニング性が長期間に亘って維持できるが、３倍未満では帯電ロールに対する糸の追従性が損なわれるためか、クリーニング性が低下することがわかった。

また、ウエールの幅（μｍ）が糸の見かけ太さ（μｍ）に対して１０倍以上（１４倍）の編物を上層とした比較例６のクリーニングロールは、接触面積が低下するためか、十分なクリーニング性が得られず、さらに、クリーニング時に上層の一部が裂けてしまった。

縦糸同士の間隔（μｍ）が縦糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３倍〜１０倍で且つ横糸同士の間隔（μｍ）が横糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３倍〜１０倍である織物を上層とした実施例７及び８のクリーニングロールは、いずれもクリーニング性は良好であった。

これより、弾性体からなる下層と、下層の外表面に設けられた上層とからなり、上層は、糸をループ状に編成して形成したコースの幅（μｍ）及びウエールの幅（μｍ）が糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍である編物、又は縦糸同士の間隔（μｍ）が縦糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍で且つ横糸同士の間隔（μｍ）が前記横糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍である織物からなるクリーニングロールは、長期間に亘って良好なクリーニング性を維持できることがわかった。

本発明のクリーニング部材の一例であるクリーニングロールの断面図である。 クリーニングロールの表面（上層）の一部を拡大した概略図である。

符号の説明

１０ クリーニングロール
１１ 芯体
１２ 下層
１３ 上層

Claims (5)

1. 弾性体からなる下層と、前記下層の外表面に設けられた上層とからなり、前記上層は、糸をループ状に編成して形成したコースの幅（μｍ）及びウエールの幅（μｍ）が前記糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍である編物、又は縦糸同士の間隔（μｍ）が前記縦糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍で且つ横糸同士の間隔（μｍ）が前記横糸の見かけ太さ（μｍ）に対して３〜１０倍である織物からなることを特徴とするクリーニング部材。
2. 請求項１に記載のクリーニング部材において、前記編物は前記糸の見かけ太さが８０〜５００μｍであることを特徴とするクリーニング部材。
3. 請求項１又は２に記載のクリーニング部材において、前記下層は、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、ポリウレタンからなる群から選択されるゴム基材を含むゴム組成物を硬化・成形したものであることを特徴とするクリーニング部材。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のクリーニング部材において、前記織物、又は前記編物がポリエステル、ナイロン、又はアクリルからなることを特徴とするクリーニング部材。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のクリーニング部材がロール形状であることを特徴とするクリーニング部材。

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